DE102012210740A1 - Accelerating material conversion in bioreactors or fermenters, comprises applying pulsed electrical high voltage fields on material mixture during material conversion - Google Patents

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Abstract

Accelerating material conversion in bioreactors or fermenters, comprises applying pulsed electrical high voltage fields on the material mixture during the material conversion.

Description

Bedingt durch die Verknappung fossiler Rohstoffe, die in den letzten Jahrzehnten für die großtechnische Erzeugung von Wärme und Energie vornehmlich herangezogen wurden, aber auch bedingt durch die damit einhergehende Erwärmung der Erdatmosphäre wird in zunehmendem Masse nach neuen, alternativen und vor allem regenerativen Rohstoffquellen auf Biomassebasis gesucht, die zum Zwecke der energetischen und stofflichen Nutzung verwendet werden können.Due to the shortage of fossil raw materials, which were mainly used in recent decades for the large-scale production of heat and energy, but also due to the associated warming of the earth's atmosphere is increasingly sought after new, alternative and above all regenerative sources of biomass which can be used for the purpose of energy and material use.

Weltweit gibt es derzeit eine Reihe von Forschungsvorhaben, mit dem Ziel, in sogenannten Bioraffinerien, aus (ligno)cellulosehaltigen Rohstoffen, wie Abfallhölzern, Recyclinghölzern, Altpapier, Grünschnitt, Kompost, frischem Rundholz, Produkten aus Kurzumtriebsplantagen sowie halmartigen Gewächsen, wie beispielsweise Stroh, Produktionsprozesse zu definieren, die es langfristig erlauben, fossile Rohstoffe abzulösen.There are currently a number of research projects worldwide, with the aim in so-called biorefineries of (ligno) cellulosic raw materials, such as waste wood, recycled wood, waste paper, green waste, compost, fresh roundwood, products from short rotation plantations and halm-like plants, such as straw, production processes to define, which allow in the long term to replace fossil resources.

Neben einer Vielzahl an Produkten, die zukünftig in Bioraffinerien aus regenerativen Rohstoffen erzeugt werden könnten, spielt die Herstellung von Bioethanol zum Zwecke der Nutzung als Treibstoff für Kraftfahrzeuge eine bedeutende Rolle. In Brasilien wird aus Zuckerrohr gewonnener Zucker bereits seit vielen Jahrzehnten zu Bioethanol vergoren und dieser in Verbrennungsmotoren eingesetzt. Die oben beschriebene Idee der Bioraffinerie macht es erforderlich, dass diesem Vergärungsschritt ein zusätzlicher Prozessschritt vorgeschaltet wird, um – insbesondere enzymatisch – Cellulose (zum Beispiel aus lignocellulosehaltigen Produkten) in Zucker umzuwandeln.In addition to a large number of products that could be produced from renewable resources in biorefineries in the future, the production of bioethanol for use as a fuel for motor vehicles plays an important role. In Brazil, sugar extracted from sugarcane has been fermented into bioethanol for many decades and used in combustion engines. The idea of the biorefinery described above requires that this fermentation step be preceded by an additional process step in order, in particular enzymatically, to convert cellulose (for example from lignocellulose-containing products) into sugar.

Derzeit existieren prinzipiell zwei Ansätze zur Umwandlung von Cellulose zu Ethanol. Wie sehr vereinfacht zeigt, wird der möglichst homogen vermischte und fein aufgemahlenen Rohstoff einem Bioreaktor, der unter Überdruck oder atmosphärisch, sowie bei unterschiedlichen Temperaturen, betrieben werden kann, zugeführt. Dort wird eine, in der Regel wässrige Lösung eines Enzyms – dies ist in den meisten Fällen ein Gemisch aus diversen produktspezifischen Cellulasen – dem Feststoff zugegeben. Im einfachsten Fall handelt es sich bei diesem Bioreaktor um einen Rührwerksbehälter, in dem zur günstigen Beeinflussung der Stoff- und Wärmeübertragungsbedingungen, das – aufgrund des hohen Flüssigkeits-/Feststoffverhältnisses – rührfähige Stoffsystem umgewälzt wird. Dem Reaktor nachgeschaltet ist eine Trennungsstufe, die die nicht umsetzbaren Restfeststoffe abtrennt und den entstehenden Glucose – Sirup von der Enzymlösung, die zur Wiederverwendung in den Reaktor zurückgeführt wird, trennt. Ein derartiges Reaktorsystem kann batchweise oder kontinuierlich betrieben werden.In principle, there are currently two approaches to the conversion of cellulose to ethanol. As shows very simplified, the homogeneously mixed and finely ground raw material is a bioreactor, which can be operated under pressure or atmospheric, and at different temperatures, fed. There is a, usually aqueous solution of an enzyme - this is in most cases a mixture of various product-specific cellulases - added to the solid. In the simplest case, this bioreactor is an agitator vessel in which, for a favorable influence on the substance and heat transfer conditions, the - due to the high liquid / solid ratio - stirrable material system is circulated. Downstream of the reactor is a separation step which separates the unreactable residual solids and separates the resulting glucose syrup from the enzyme solution which is recycled to the reactor for reuse. Such a reactor system can be operated batchwise or continuously.

Der Glucose-Sirup wird anschließend in der Prozessvariante 1 (siehe ) einem zweiten Bioreaktor (Fermenter) zugeführt, in dem unter Zugabe von Mikroorganismen (Hefen) eine mikrobielle Umwandlung der Zucker in Ethanol erfolgt.The glucose syrup is then used in process variant 1 (see ) is fed to a second bioreactor (fermenter) in which, with the addition of microorganisms (yeasts), microbial conversion of the sugars into ethanol takes place.

zeigt sehr vereinfacht die zweite derzeit untersuchte Variante zur Umwandlung der Cellulose bzw. von cellulosehaltigen Rohstoffen. Dort werden die oben beschriebenen Reaktionen – die enzymatische Verzuckerung der Glucose und die mikrobielle Umsetzung der Zucker zu Ethanol – in einem Reaktionsschritt parallel durchgeführt. very simplified shows the second currently investigated variant for the conversion of cellulose or cellulose-containing raw materials. There, the reactions described above - the enzymatic saccharification of glucose and the microbial conversion of the sugars to ethanol - are carried out in parallel in one reaction step.

Betrachtet man den Gesamtprozess wie er in den und dargestellt ist, so ist verständlich, dass neben der Einhaltung möglichst optimaler Prozessbedingungen in den jeweiligen Bioreaktoren der Vorzerkleinerung und dem Zellaufschluss in den jeweiligen Rohstoffen VOR deren Einsatz in den Bioreaktoren eine erhebliche Bedeutung zukommt. In US 2010/0287826 A1 beispielsweise wird auf die Bedeutung dieser Prozessstufen hingewiesen und es werden verschiedene technische Lösungen zu ihrer Realisierung vorgestellt.Looking at the overall process as he in the and is shown, it is understandable that in addition to maintaining optimal optimal process conditions in the respective bioreactors of pre-crushing and cell disruption in the respective raw materials before their use in the bioreactors a significant importance. In US 2010/0287826 A1 For example, attention is drawn to the importance of these process stages and various technical solutions are presented for their realization.

Dass die Umsetzung dieser innovativen und zukunftsweisenden Technologien auf großtechnische Anwendungen noch immer mit großen Problemen zu kämpfen hat, liegt vor allem an den langen Reaktionszeiten, mit denen man bei der enzymatischen Hydrolyse von Cellulose zu Glucose beispielsweise zu rechnen hat. Kirsch et al. /1/ z. B. benötigen für eine vollständige Umsetzung von Cellulose in Glucose eine Verweilzeit im Bioreaktor von bis zu 48 Stunden. Um die Produktionsleistungen dieser neuen Verfahrenstechniken und damit ihre Wettbewerbsfähigkeit in die Nähe bestehender Prozesse auf Basis fossiler Rohstoffe zu bringen, sind erhebliche Reduzierungen der Reaktionszeiten nötig.The fact that the implementation of these innovative and forward-looking technologies for large-scale applications still has to cope with great problems is mainly due to the long reaction times that can be expected in the enzymatic hydrolysis of cellulose to glucose, for example. Kirsch et al. / 1 / z. B. require for a complete conversion of cellulose into glucose a residence time in the bioreactor of up to 48 hours. Substantial reductions in reaction times are needed to bring the production performance of these new process technologies and thus their competitiveness close to existing processes based on fossil fuels.

Die vorliegende Erfindung dient zur Reduzierung dieser Reaktionszeiten.The present invention serves to reduce these reaction times.

Im Bereich der Lebensmittelverfahrenstechnik hat sich gezeigt /2, 3, 4/, dass durch die Anwendung gepulster elektrischer Hochspannungsfelder tierische und pflanzliche Zellen aufgeschlossen (gecrackt) und bei Anwendung geeigneter elektrischer Parameter, hier insbesondere relativ hoher elektrischer Feldstärken, sogar Mikroorganismen abgetötet werden können. Durch die erfindungsgemäße Anwendung produktspezifisch optimaler Elektroimpulse, die hinsichtlich Feldstärke, Pulsform, Pulsdauer, Pulsanzahl, etc. gezielt eingestellt werden können, gelingt es, die jeweilige vorhandene Biomassestruktur während der Reaktion so aufzuschliessen, dass der Zugang der Reaktanden zueinander, mithin der Stofftransport im System, erheblich verbessert werden kann. Der oben beschriebene Nachteil bisheriger Prozesse wird daher reduziert bzw. kompensiert.In the field of food processing technology has been shown / 2, 3, 4 /, that the application of pulsed high voltage electric fields animal and plant cells digested (cracked) and at Application of suitable electrical parameters, in particular relatively high electric field strengths, even microorganisms can be killed. Through the use according to the invention of product-specific optimum electrical impulses, which can be adjusted in terms of field strength, pulse shape, pulse duration, number of pulses, etc., it is possible to open the respective biomass structure during the reaction so that the access of the reactants to each other, thus the mass transfer in the system , can be significantly improved. The above-described disadvantage of previous processes is therefore reduced or compensated.

Grahl /5/ konnte zeigen, dass elektrische Hochspannungsimpulse keinen schädigenden Einfluss auf Enzyme und andere Lebensmittelinhaltsstoffe (wie Vitamine z. B.) ausüben. Bei den bisherigen Anwendungen der Hochspannungsimpulstechnik hat sich gezeigt, dass die Temperaturerhöhungen in den behandelten Produkten bei ausreichender Wirkung nur jeweils im Bereich einiger Kelvin lagen, sodass eine thermische Produktschädigung bei optimaler Verfahrenssteuerung auch bei der erfindungsgemäßen Anwendung zur enzymatischen Hydrolyse von Cellulose nicht zu befürchten ist. Grahl / 5 / was able to show that electrical high-voltage pulses do not have a damaging effect on enzymes and other food ingredients (such as vitamins, for example). In previous applications of high-voltage pulse technology has been shown that the temperature increases in the treated products were only sufficient in the range of some Kelvin with sufficient effect, so that a thermal product damage with optimal process control is not to be feared in the inventive application for the enzymatic hydrolysis of cellulose.

Gegenstand der Erfindung ist es, Fest-Flüssig-Reaktionen und Flüssig-Flüssig-Reaktionen, wie sie beispielsweise in den oben beschriebenen Bioreaktoren/Fermentern zur enzymatischen und/oder mikrobiellen Umwandlung von Stärke und Glucose im Rahmen der sogenannten Bioraffineriekonzepts beschrieben wurden, hinsichtlich Geschwindigkeit und Selektivität gezielt zu beeinflussen. Dazu wird das zu behandelnde Stoffsystem erfindungsgemäß einer Behandlung mit hochgespannten elektrischen Feldern im Bereich mehrerer kV/cm unterzogen. Durch die Wahl der Feldstärke, der Pulsfrequenz sowie der Ladungsmenge, die jeweils pro Hochspannungspuls auf das jeweilige Stoffgemisch einwirken, lässt sich eine optimale Wirkung der applizierten Hochspannungsfelder gezielt einstellen.The invention relates to solid-liquid reactions and liquid-liquid reactions, as described for example in the above-described bioreactors / fermenters for enzymatic and / or microbial conversion of starch and glucose in the context of the so-called biorefinery concept, in terms of speed and To selectively influence selectivity. For this purpose, the substance system to be treated according to the invention is subjected to a treatment with high-voltage electric fields in the range of several kV / cm. By selecting the field strength, the pulse rate and the amount of charge that act on the respective substance mixture per high-voltage pulse, an optimal effect of the applied high-voltage fields can be set specifically.

Apparativ wird die erfindungsgemäße Applikation so umgesetzt, wie dies beispielsweise in /2/ bis /5/ beschrieben ist. Die dort beschriebene sogenannte „Entladestrecke” ist bei der erfindungsgemäßen Applikation durch den „Bioreaktor” bzw. den „Fermenter” zu ersetzen. Das bedeutet, dass bei der erfindungsgemäßen Anwendung des Hochspannungsimpuls-verfahrens mindestens zwei Elektroden im Inneren von Bioreaktor bzw. Fermenter angebracht sind, zwischen denen ein zeitlich abklingendes Hochspannungsfeld aufgebaut wird. Das zu behandelnde Stoffgemisch befindet sich zwischen den Elektroden und wird so der Wirkung des elektrischen Feldes ausgesetzt. Da das Prinzip der Erzeugung und Anwendung elektrischer Hochspannungsimpulse auf elektrisch leitfähige Medien zum Stand der Technik gehört, muss es hier nicht näher beschrieben werden. Es sei auf /2/ bis /5/ verwiesen.Apparatively, the application of the invention is implemented as described, for example, in / 2 / to / 5 /. The so-called "discharge path" described there is to be replaced in the application according to the invention by the "bioreactor" or the "fermenter". This means that in the application of the high-voltage pulse method according to the invention at least two electrodes are mounted inside the bioreactor or fermenter, between which a time-decaying high-voltage field is established. The substance mixture to be treated is located between the electrodes and is thus exposed to the effect of the electric field. Since the principle of the generation and application of electrical high voltage pulses to electrically conductive media belongs to the prior art, it need not be described in detail here. Please refer to / 2 / to / 5 /.

Ausführungsbeispielembodiment

Die erfindungsgemäße Umsetzung von Lignocelluose mittels Cellulase und gleichzeitiger Applikation von Hochspannungspulsen im Vergleich zur Umsetzung ohne die Einwirkung elektrischer Hochspannungspulse (Kontrolle) wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben:
Stand der Technik ist es, beispielsweise aus Holz mittels aufwendiger Verfahren (Heißwasserhydrolyse z. B.) durch Abtrennung von Lignin und Hemicellulose möglichst reine Cellulose zu erzeugen und diese anschliessend mit Hilfe von Cellulasen in einem langwierigen Prozess in Zucker umzuwandeln, aus denen anschliessend Bioethanol erzeugt werde kann.The reaction according to the invention of lignocellulosis by means of cellulase and simultaneous application of high-voltage pulses in comparison with the reaction without the action of high-voltage electrical pulses (control) will be described below with reference to an embodiment:
The state of the art is to produce, for example from wood by means of complex processes (hot water hydrolysis, for example) by separation of lignin and hemicellulose as pure as possible cellulose and then convert this with the help of cellulases in a tedious process into sugar, which then produces bioethanol I can.

Im vorliegenden Beispiel wurde naturbelassenes, auf eine Feuchte von etwa 10 Gew.-% heruntergetrocknetes und mit einer Hammermühle fein vermahlenes Kiefernholz verwendet. Als Enzym wurde eingesetzt: Ctec 2 der F. Novozymes, mit einer Aktivität von 67 FPU/ml und einer Dichte von 1,206 g/ml.In the present example, natural, down-dried to a moisture content of about 10 wt .-% and finely ground with a hammer mill pine wood was used. The enzyme used was: Ctec 2 from F. Novozymes, with an activity of 67 FPU / ml and a density of 1.206 g / ml.

Die Fermentation wurde in einem 500 ml – Batchgefäß mit und ohne Applikation von elektrischen Hochspannungspulsen (Feldstärken unter 10 kV/cm und Gesamtenergien der Pulse etwa 1 kJ/kg) bei Temperaturen von etwa 50°C und einem pH-Wert von ca. 5 durchgeführt. Das Holzmehl wurde mit Wasser zu einer pumpfähigen, elektrisch leitfähigen Suspension angemaischt. Zeit, h Glucose, g/l Kontrolle Glucose, g/l mit Elektropulsen 0 1,3 1,3 6 1,45 1,95 7 1,45 1,9 The fermentation was carried out in a 500 ml batch vessel with and without the application of electrical high-voltage pulses (field strengths below 10 kV / cm and total energies of the pulses about 1 kJ / kg) at temperatures of about 50 ° C. and a pH of about 5 , The wood flour was mashed with water to a pumpable, electrically conductive suspension. Time, h Glucose, g / l control Glucose, g / l with electropulses 0 1.3 1.3 6 1.45 1.95 7 1.45 1.9

Wie aus obiger Tabelle zu entnehmen ist, hat die erfindungsgemäße Applikation elektrischer Hochspannungspulse während des Ablaufs des enzymatischen Cellulose-abbaus zu einer unerwartet hohen Steigerung der Glucosebildung um mehr als 35% im Vergleich zum Kontrolltest geführt. Unerwartet insbesondere deshalb, weil die Cellulose in der Holzmatrix eingebunden war und nicht frei vorlag. Der Versuch wurde nach 7 h abgebrochen, da die Wirkungsweise überraschenderweise deutlich selbst bei diesem, für das Enzym schwer zugänglichen Substrat nachgewiesen werden konnte. As can be seen from the above table, the application according to the invention of high-voltage electrical pulses during the course of the enzymatic cellulose degradation has led to an unexpectedly high increase in glucose formation by more than 35% compared to the control test. Unexpectedly, in particular, because the cellulose was incorporated in the wood matrix and was not free. The experiment was stopped after 7 h, since the mode of action could surprisingly be detected clearly even in this substrate, which is difficult to access for the enzyme.

Literaturliterature

  • /1/ Kirsch, Ch., Wörmeyer, K., Zetzl, C., Smirnova, I.: Enzymatische Hydrolyse von Lignocellulose im Festbettreaktor, Chemie-Ingenieur-Technik, 83, 2011, 6, S. 867–873 / 1 / Kirsch, Ch., Wörmeyer, K., Zetzl, C., Smirnova, I .: Enzymatic hydrolysis of lignocellulose in a fixed bed reactor, Chemie-Ingenieur-Technik, 83, 2011, 6, pp. 867-873
  • /2/ Sitzmann, W., Münch, E.–W.: Das ELCRACK-Verfahren. Ein neues Verfahren zur Verarbeitung tierischer Rohstoffe, Die Fleischmehlindustrie, 40 (1988) 2, S. 22/ 2 / Sitzmann, W., Münch, E.-W .: The ELCRACK procedure. A new process for processing animal raw materials, The Meat Flour Industry, 40 (1988) 2, p. 22
  • /3/ Sitzmann, W., Münch, E.–W.: Elektrische Verfahren zur Keimabtötung, Die Ernährungsindustrie, 6 (1989), S. 54–58/ 3 / Sitzmann, W., Münch, E.-W .: Electrical methods for germ killing, The Food Industry, 6 (1989), pp. 54-58
  • /4/ Sitzmann, W.: High-Voltage Pulse Techniques in: New methods for food preservation, Hrsg.: Grahame W. Gould, Chapman & Hill – Verlag, 1995/ 4 / Sitzmann, W .: High-Voltage Pulse Techniques in: New Methods for Food Preservation, Ed .: Grahame W. Gould, Chapman & Hill - Verlag, 1995
  • /5/ Grahl, Th.: Abtöten von Mikroorganismen mit Hilfe elektrischer Hochspannungs-impulse, Dissertation, TU Hamburg-Harburg, 1994/ 5 / Grahl, Th .: Killing of microorganisms by means of electrical high-voltage pulses, dissertation, TU Hamburg-Harburg, 1994

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2010/0287826 A1 [0007] US 2010/0287826 A1 [0007]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Kirsch et al. [0008] Kirsch et al. [0008]
  • Grahl [0011] Grahl [0011]

Claims (10)

Verfahren zur Beschleunigung der stofflichen Umsetzungen in Bioreaktoren bzw. Fermentern dadurch gekennzeichnet, dass während der stofflichen Umsetzung gepulste elektrische Hochspannungsfelder auf das Stoffgemisch einwirken.A method for accelerating the material conversion in bioreactors or fermenters, characterized in that act during the material conversion pulsed high voltage electric fields on the mixture. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im Bioreaktor die enzymatische Hydrolyse von Cellulose durchgeführt wird.A method according to claim 1, characterized in that in the bioreactor, the enzymatic hydrolysis of cellulose is carried out. Verfahren nach Einspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im Fermenter die Umsetzung von Glucose zu Ethanol erfolgt.Process according to claim 1, characterized in that the reaction of glucose to ethanol takes place in the fermenter. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass enzymatischer Aufschluss von Cellulose und Fermentation der Glucose gleichzeitig im selben Bioreaktor erfolgen.A method according to claim 1, characterized in that enzymatic digestion of cellulose and fermentation of glucose take place simultaneously in the same bioreactor. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Hochspannungsfelder während der gesamten Reaktionszeit appliziert werden.Process according to claims 1 to 4, characterized in that the electrical high-voltage fields are applied during the entire reaction time. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Hochspannungsfelder zeitlich gruppenweise appliziert werden.Method according to claims 1 to 4, characterized in that the electrical high-voltage fields are applied in groups in groups. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Bioreaktor/Fermenter entweder als Rührkessel oder als Rohrreaktor ausgeführt wird.Process according to claims 1 to 6, characterized in that the bioreactor / fermenter is carried out either as a stirred tank or as a tubular reactor. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Bioreaktor/Fermenter batchweise oder kontinuierlich betrieben wird.Process according to claims 1 to 7, characterized in that the bioreactor / fermenter is operated batchwise or continuously. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Systemdruck im Bioreaktor/Fermenter während der Applikation gepulster elektrischer Felder zwischen Atmosphärendruck und 500 MPa liegt.Process according to claims 1 to 8, characterized in that the system pressure in the bioreactor / fermenter during the application of pulsed electric fields between atmospheric pressure and 500 MPa. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass zur optimalen Steuerung der Reaktionen im Bioreaktor/Fermenter die elektrischen Parameter Feldstärke, Pulsfrequenz, Ladungsmenge während der Applikation gepulster elektrischer Felder flexibel eingestellt werden.Process according to claims 1 to 9, characterized in that for optimal control of the reactions in the bioreactor / fermenter, the electrical parameters field strength, pulse frequency, amount of charge during the application of pulsed electric fields are flexibly adjusted.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107594260A (en) * 2017-09-21 2018-01-19 广西南宁桂尔创环保科技有限公司 A kind of method that continuous submerged fermentation prepares tremella beverage

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100287826A1 (en) 2007-07-31 2010-11-18 Hoffman Richard B System and Method of Preparing Pre-Treated Biorefinery Feedstock from Raw and Recycled Waste Cellulosic Biomass

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100287826A1 (en) 2007-07-31 2010-11-18 Hoffman Richard B System and Method of Preparing Pre-Treated Biorefinery Feedstock from Raw and Recycled Waste Cellulosic Biomass

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Grahl
Kirsch et al.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107594260A (en) * 2017-09-21 2018-01-19 广西南宁桂尔创环保科技有限公司 A kind of method that continuous submerged fermentation prepares tremella beverage

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